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摘要：本文简要地介绍了规范对位移比、周期比的规定,对位移比、周期比的本质进行了探讨和思考,强调了控制扭转效应的重要性,并列举了位移比、周期比的一些基本概念、理论知识及在实际设计中控制和调整周期比、位移比的措施。
关键词：周期比；位移比；抗扭刚度；不规则性；自振周期；
引言
周期比、位移比是判断结构扭转效应的重要指标，又称扭转周期比、扭转位移比，是概念设计中加强扭转刚度、限制平面不规则性的基本要求，是保证“小震不坏，大震不倒”的设计原则，周期比、位移比还显示了结构布置的合理性程度。
1规范理解
《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.4.5条规定“结构平面布置应减少扭转的影响。在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下，楼层竖向构件最大的水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍；B级高度的高层建筑、超过A级高度的混合结构及本规程第10章所指的复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.4倍。结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高度高层建筑不应大于0.9，B级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构及本规定第10章所指的复杂高层建筑不应大于0.85。”本条主要限制结构的扭转效应。国内外历次大地震震害表明，平面不规则、质量与刚度偏心和扭转刚度太弱的结构，在地震中受到的破坏相当严重。对结构的扭转效应从两个方面加以限制。
1)限制结构的抗扭刚度不能太弱，主要限制结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第自振周期T1之比。当两者接近时，由于振动耦联的影响，结构的扭转效应明显增大。抗震设计中应采取措施使得结构具有必要的抗扭刚度，控制周期比Tt/T1。
2)限制结构平面布置的不规则性，避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。主要通过限制扭转位移比的上下限来实现对平面不规则性的限制。
2关于周期比的讨论
2.1Tt、T1的判断方法
《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.4.5条没有给出Tt和T1的判断方法，在条文说明中只从概念上指出，在扭转耦联振动中有两个平动和一个扭转方向因子，当扭转方向因子大于0.5时，该振型可认为是以扭转为主的振型。
PKPM程序以平动系数（X+Y）和扭转系数来量化，但未显示与扭转方向因子的对应关系。只是从能量的观点把一个振型的反应能量分为平动能量和转动能量，再以它们各自所占能量的百分比划分为平动成分和扭转成分。当平动成分大于50%时的振型称为平动振型，反之称为扭转振型。程序认为周期最长的平动振型对应的就是平动为主的第一自振周期T1,周期最长的扭转振型对应的就是扭转为主的第一自振周期Tt。一般来说，从输出的前六个振型周期的平动和扭转系数即可找到T1、Tt值，据此可以算出周期比。但须注意确认该振型作用下是否为整体振动，可从输出文件中查看该振型所对应的振动简图。因为开洞、错层和墙体平面外约束过弱或无约束时均可引起某一振型出现局部振动，局部振动对应的周期就不是真正的自振周期,此时应当重新找出真正的自振周期，计算周期比。
以上对周期比的计算判别都应采用刚性楼板假定。因为，对结构扭转周期比的控制，是对结构整理扭转刚度的控制。换言之，当结构不符合刚性楼板假定时，其对结构扭转周期比的判别无实际意义。对多塔楼结构，除应按整体计算模型进行扭转周期比验算外，还应对各塔楼分别计算，分别比较。
2.2周期比的控制
当周期比Tt/T1满足规范要求时，应根据工程的特点（房屋高度、结构体系、结构不规则情况等）对T1提出较高的要求(尤其是复杂高层建筑、房屋高度接近上限的建筑结构、超限高层建筑结构及其他需要进行抗震性能化设计的结构等)控制T1扭转分量不超过30%。
对高层建筑，尤其是复杂高层建筑、房屋高度接近上限的建筑结构超限高层建筑结构及其他需要进行抗震性能化设计的结构，宜控制Tt/T1不超过0.9。
对多层建筑，《抗震规范》没有强制要求进行Tt/T1的比值控制，有条件的，也宜执行《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.4.5条规定。
2.3周期比的调整措施
一般情况下，在工程设计中的大多数结构都能满足结构周期比限值的要求。一些多翼形平面和狭长形状平面等不利布置的结构形式，会由于扭转周期Tt较长而难以满足周期比的限值。
当Tt/T1不满足规范规定时，应调整抗侧力结构的布置，调整结构的抗侧刚度和抗扭刚度的比值，当结构的抗侧刚度有富余时，可适当减小结构的抗侧刚度；当结构的侧向刚度富余不多时，可通过适当加大外围结构的抗侧刚度，如：增加或者加厚外围剪力墙、加大外框架的刚度等，使扭转刚度的增加幅度大于侧向刚度的增加幅度，满足Tt/T1的比值要求。
3关于扭转位移比的讨论
3.1扭转位移比的计算
扭转位移比计算时，应采用“规定水平地震力”计算楼层位移，不再采用各振型位移的CQC组合，并规定扭转位移比计算时，“规定水平地震力”的作用位置应考虑偶然偏心的影响。采用“规定水平地震力”的方法计算扭转位移比可以保证楼层最大位移出现在平面的角部。
“规定水平地震力”一般可采用振型组合后的楼层地震剪力换算的水平作用力，“规定水平地震力”换算原则：
1）对一般结构，每一楼面处的“规定水平地震力”Fi取该楼面上、下两个楼层的地震力(Vi+1、Vi)差的绝对值。
2）对于连体结构，连体下一层各塔楼的“规定水平地震力”，可由总的“规定水平地震力”按该楼层各塔楼的地震剪力大小进行分配。
扭转位移比是对整体结构规则性的控制，对结构扭转位移比的计算判别时也同样应采用刚性楼板假定。也就是说，当结构不符合刚性楼板假定时，其对结构扭转位移比的判别意义不大。对多塔楼结构，除应按整体计算模型进行扭转位移比验算外，还应对各塔楼分别计算比较。
3.2扭转位移比的控制
《高层建筑混凝土结构技术规程》第3.4.5条对A级高度高层建筑、B级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构及《高层建筑混凝土结构技术规程》第10章所指的复杂高层建筑，分别规定了扭转位移比的下限(限制程度较低，表述为“不宜”)和上限(限制程度较高，表述为“不应”)。正常情况下，位移比的上限是不能突破的，但当计算的最大水平位移、层间位移值很小时，扭转位移比的控制可略有放宽。因此，《高层建筑混凝土结构技术规程》3.4.5注，“当楼层的最大层间位移角不大于本规程第3.7.3条规定的限制的40%时，该楼层竖向构件的最大水平位移和层间水平位移与该楼层平均值的比值可适当放松，但不应小于1.6。”
3.2扭转位移比的调整措施
当结构的扭转位移比较大时，应通过调整结构的布置，限制结构刚度中心与质量中心不能相距过大，应使结构的抗侧力构件分布均匀，且使整体结构具有合理的侧向刚度和足够的抗扭能力。
结束语
在结构设计时，常常会遇到周期比、位移比不满足规范的情况，此时局部调整很难见效，只能从整体着手去调整结构的平面布置，均匀、合理、有效地布置抗侧力构件。
参考文献
[1]JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程[S]北京中国建筑工业出版社，2011
[2]GB50011-2010建筑抗震设计规范[S].北京中国建筑工业出版社，2010.